локомотивный блок сбора, преобразования и передачи информации

Формула изобретения

Локомотивный блок сбора и преобразования данных, содержащий установленное в корпусе с разъемами устройство согласования, имеющее цифровые каналы для подключения датчиков дискретных сигналов и подключенное к центральному процессору, предназначенному для обработки сигналов от датчиков и передачи их в центральный вычислитель и включающему в себя микроконтроллер с встроенным контроллером сети CAN, трансивер последовательной шины CAN для осуществления связи с центральным вычислителем, оперативное запоминающее устройство и трансивер последовательного порта типа RS, отличающийся тем, что устройство согласования снабжено аналоговыми каналами для подключения датчиков аналоговых сигналов и аналого-цифровыми преобразователями, а центральный процессор снабжен флэш-памятью и дополнительно включает программное обеспечение для калибровки аналоговых каналов, при этом трансивер последовательного порта, преимущественно RS-232, предназначен для осуществления взаимодействия программы калибровки аналоговых каналов с соответствующим терминалом или PC-совместимым компьютером, имеющим программу эмуляции терминала и предназначенным для ввода данных и индикации процедуры калибровки, оперативное запоминающее устройство предназначено для записи текущих калибровочных коэффициентов, а флэш-память - для хранения результатов калибровки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области управления движением локомотивов и предназначено для использования на вновь строящихся и эксплуатируемых локомотивах и моторвагонах. Устройство осуществляет сбор, преобразование и передачу информации о значениях входных параметров, отображающих состояние цепей управления локомотива, положение органов управления, характеристики движения и тому подобное.

Известен блок сбора и преобразования данных, содержащий установленное в корпусе с разъемами устройство согласования, имеющее цифровые каналы для подключения датчиков дискретных сигналов и подключенное к центральному процессору, предназначенному для обработки сигналов от датчиков и передачи их в центральный вычислитель и включающему в себя микроконтроллер с встроенным контроллером сети CAN, трансивер последовательной шины CAN для осуществления связи с центральным вычислителем, оперативное запоминающее устройство, и трансивер последовательного порта типа RS (Патент США №5512890, опубликованный 30.04.1996).

Известны и другие, устанавливаемые на различных транспортных средствах - железнодорожных, автомобильных - устройства для сбора, преобразования и передачи различной информации соответствующим средствам ее обработки, использующие современные средства вычислительной техники и телекоммуникаций. Однако известные устройства (в том числе и блок, описанный в упомянутом выше патенте США №5512890) не являются настолько универсальными, чтобы быть использованы в составе унифицированной кабины машиниста тягового подвижного состава.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является создание универсального устройства, с возможностью эксплуатации его в составе универсальной кабины машиниста тягового подвижного состава на локомотивах различных типов, осуществляя сбор, преобразование и передачу в центральный вычислитель различной информации о значениях входных параметров, отображающих состояние цепей управления локомотива, положение органов управления, характеристики движения и т.д.

Технический результат достигается тем, что в блоке сбора и преобразования данных, используемом в составе унифицированной кабины машиниста, содержащем установленное в корпусе с разъемами: устройство согласования, имеющее цифровые каналы для подключения датчиков дискретных сигналов и подключенное к центральному процессору, предназначенному для обработки сигналов от датчиков и передачи их в центральный вычислитель и включающему в себя микроконтроллер с встроенным контроллером сети CAN, трансивер последовательной шины CAN для осуществления связи с центральным вычислителем, оперативное запоминающее устройство, и трансивер последовательного порта типа RS, устройство согласования снабжено аналоговыми каналами для подключения датчиков аналоговых сигналов и аналого-цифровыми преобразователями, центральный процессор снабжен флэш-памятью и дополнительно включает программное обеспечение для калибровки аналоговых каналов, трансивер последовательного порта, преимущественно RS-232, предназначен для осуществления взаимодействия программы калибровки аналоговых каналов с соответствующим терминалом или PC-совместимым компьютером, имеющим программу эмуляции терминала и предназначенным для ввода данных и индикации процедуры калибровки, оперативное запоминающее устройство предназначено для записи текущих калибровочных коэффициентов, а флэш-память - для хранения результатов калибровки.

На фиг.1 схематично показан внешний вид блока, фиг.2 иллюстрирует процесс калибровки аналоговых каналов.

Локомотивный блок сбора и преобразования данных содержит установленное в корпусе 1 с разъемами 2-7 устройство согласования. Устройство согласования имеет аналоговые каналы с аналого-цифровыми преобразователями для подключения датчиков аналоговых сигналов с помощью разъема 2 и цифровые каналы для подключения датчиков дискретных сигналов с помощью разъемов 2-4. Устройство согласования подключено к центральному процессору, предназначенному для обработки сигналов от датчиков и передачи их в центральный вычислитель локомотива и включающему в себя микроконтроллер с встроенным контроллером сети CAN, трансивер последовательной шины CAN, подключаемый к ней через разъемы 5 и 6 для осуществления связи с центральным вычислителем локомотива, оперативное запоминающее устройство и трансивер последовательного порта RS-232 (разъем 7). Центральный процессор снабжен флэш-памятью и дополнительно включает программное обеспечение для калибровки аналоговых каналов. Трансивер последовательного порта, преимущественно RS-232, предназначен для осуществления взаимодействия программы калибровки аналоговых каналов с соответствующим терминалом или PC-совместимым компьютером, имеющим программу эмуляции терминала и предназначенным для ввода данных и индикации процедуры калибровки. Оперативное запоминающее устройство предназначено для записи текущих калибровочных коэффициентов, а флэш-память - для хранения результатов калибровки.

Блок может воспринимать аналоговые данные от четырех датчиков температуры и шести датчиков избыточного давления и цифровые данные от цепей локомотивной диагностики электропневматических вентилей крана машиниста, цепей управления электропневматическими тормозами и цепей автоматической локомотивной сигнализации, цепей управления тягой, и для приема сигналов о состоянии органов управления локомотивом.

Устройство входит составной частью в модуль преобразования информации унифицированной кабины машиниста тягового подвижного состава.

Поступающая с датчиков информация преобразуется в необходимый формат для передачи в центральный вычислитель по интерфейсу CAN. Формат данных и протокол обмена может быть произвольным.

Предусмотрено использование гальванической развязки входных сигналов уровней 50В и 100В от электрический цепей локомотива, в том числе выполнение оптронных развязок на физически разделенной оптопаре.

Время анализа состояния цепи выбирается не менее 0,4 с, чтобы устройство не воспринимало как смену состояния цепи возможные просадки напряжения до нуля длительностью до 0,3 с.

Процедура калибровки необходима для удаления смещения (offset) и подгонки коэффициента усиления (gain) передаточной функции V_вx-V_изм (фиг.2).

В блоке имеются калибровочные коэффициенты смещения и усиления для каждого аналогового канала. Коэффициенты представлены 12-разрядными словами и записываются во флэш-памяти. Каждый канал предварительно откалиброван на предприятии-изготовителе.

Калибровочный коэффициент смещения компенсирует ошибки, связанные с напряжением питания Vref и схемой сопряжения с входным датчиком. Увеличение коэффициента компенсирует положительное смещение и сдвигает функцию АЦ преобразования вниз. Уменьшение коэффициента компенсирует отрицательное смещение и сдвигает функцию вверх. Калибровочный коэфициент усиления также компенсирует ошибки, связанные с напряжением Vref и схемой сопряжения с входным датчиком. Увеличение коэффициента усиления приводит к увеличению угла наклона функции АЦ преобразования, уменьшение коэффициента приводит к уменьшению угла наклона функции.

Подпрограмма калибровки связывается с любым VT100 терминалом или PC-совместимым компьютером, имеющим программу эмуляции терминала (например, "hyperterminal" в операционной системе WINDOWS), по коммуникационному каналу RS-232.

Сначала производится выбор функции калибровки нуля шкалы.

Следующим шагом выполнения калибровки аналогового канала является выполнение калибровки полной шкалы, после подачи максимального входного сигнала и ввода номера канала будет выполнена процедура калибровки полной шкалы.

Для калибровки канала может потребоваться несколько поочередных шагов. Аналого-цифрового преобразователя по входному сигналу, соответствующему середине шкалы измерений.

После выполнения калибровки всех каналов нужно сохранить полученные результаты во флэш-памяти.